TX8三维激光扫描仪应用于旧城改造——老城区改造

一、项目背景

对于一个城市来说,最重要的不是建筑,而是规划。旧城区房屋建筑是随着时间发展逐渐成为生活聚居中心地,绝大部分建筑楼群密度大,一代接一代的修建,历经时间修建但未及时补充数据库,以至目前存有极少或没有基本的规划图和平面图可参考的资料。某市政府决定:对旧城区 50 余栋(红线区域内所有建筑物)建筑物外观进行设计整改,前期需统计出所有涉及整改的建筑物的真实情况,为设计单位提供原始建筑物点云数据建筑物模型建筑物 CAD ,为财政预算提供真实可靠的数据支持。

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二、方案实施

工欲善其事,必先利其器。传统建筑测量或是利用皮尺,或是使用测距仪等简单工具对建筑物长、宽、高进行简单的测量,这种方式粗放、简略、精度差, 完全不可取。并且,工期要求非常紧迫,而项目现场又处于旧城区中心,环境复杂不可控,全站仪测量根本无法满足对特定复杂环境的结构空间信息数据进行采集的要求,不仅浪费大量的人力财力不尽人意,对后期的工作形成巨大的不利影响更是不可弥补,所以传统的建筑测量方式根本无法满足工程要求。鉴于我司已有丰富的 BIM 施工经验,为获取现有建筑物高质量数据,选定了 Trimble 三维激光扫描和建模技术,确定了基于点云生成模型从而出图的方案。

道为体,术为用。既已选定合适方案,便开始进行工程细化。使用 Trimble 三维激光扫描和建模技术,运用 Trimble TX8 完美结合速度、测程和精度的优点, 更快更好地获取精确的三维空间数据。外业方面,为在工期内完成工作,使用 TX8 快速获取真实场景的细节数据;内业方面,点云通过 TrimbleRealWorks 软件拼接预处理之后,按栋输出点云,导入 SketchUp 进行模型制作,最后基于模型生成AutoCAD 图。

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为达到效率最优化,采用 Trimble TX8 可大幅度降低外业人力物力投入,同 时每一测站时间大约三分钟,极大程度减少了施工与交通对采集工作的不利影响。本项目实现生产作业流水化,将内外业人员分开作业,外业人员只负责采集数据, 可以根据现场环境灵活选择采集时间,内业人员按照分工不同,分为点云数据处 理人员、建模人员、CAD  制图人员与质量检测人员,流水化的作业流程让内业工作分工明确,降低了工作难度,提高了整体的工作效率。

扫描场景如下:

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三、设备简介

本项目由我公司独立承担完成,所使用的三维激光扫描仪为:Trimble TX8。

Trimble TX8 是获取真实场景细节数据的理想工具。Trimble TX8 360°× 317°的视场和每秒 1,000,000 点的数据获取速度。完成一次典型的测量任务,只3 分钟。天宝 TX8 在整个 120 米测程内都能够保持高测量精度。借助升级选项,可以使测程扩展至令人瞻目的 340 米。

技术参数如下:

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四、外业扫描

TX8 的外业扫描过程是非常简单的。主要进行的是以下三个步骤:

1)现场查勘;在准备扫描之前对现场环境做一个调查,为规划扫描路线。

2)设站;根据现场环境进行一个比较合理的设站,提高点云采集的完整度。

3)设置参数;架设好仪器之后,我们需要对仪器进行一些参数的设计, 步骤很少,包括新建项目、设置扫描等级,即可开始工作。

Trimble TX8 激光扫描仪,可以自由架站,整个任务项目只需要一站整平, 整个外业扫描简单、快捷。

优势:TX8+TRW 支持无目标拼接,这个项目可以实现自由设站,大大提高作业效率,而且 TX8 凭借高端技术优势,点云质量不受外界的影响:光照、温度、微动等,即使在晚上依然可以高效作业,适用于更加恶劣的环境。

TX8 外业扫描照片:

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五、内业数据处理

点云数据处理采用 Trimble RealWorks(TRW),该软件是专为当今各种扫描专业应用来设计的、功能强大的办的公软件,可从各种三维激光扫描仪导入丰富的数据并将其转换为理想的三维成果。

TRW 具备多站数据无目标全自动拼接功能外业扫描不需要标靶球拼接

可以节省外业工作时间,提高效率。TRW 内业数据处理主要包括:导入数据、自动拼接、释放点云、编辑点云、导出点云数据

TRW 无目标全自动拼接功能不仅可以大大提高外业工作效率,在很大程度上降低对内业人员综合能力的要求,该项目我们可以实现:白天扫描+晚上自动处理数据的连续作业,大大提高整体的工作效率。

在该项目中,我们每天扫描 150 站左右,每站 2min,拼接精度如下:

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利用 Trimble RealWorks软件, 无目标自动配准的精度在 2.3mm,完全满足工程需要。点云预览图:

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14 号建筑物

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17 号建筑物

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20 号建筑物

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21 号建筑物

六、建模出图

嘉兴项目采用的是点云-SU 模型-自动出图(CAD 图)的技术方案;成果展示如下:

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14 号建筑物部分模型

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14 号建筑物部分立面图

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17 号建筑物部分模型

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17 号建筑物部分立面图

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20 号建筑物部分模型

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20号建筑物部分立面图

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21 号建筑物部分模型

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21号建筑物部分立面图

七、与传统立面数据采集方式优势对比分析

随着社会的发展,老城区改造势在必行,传统的作业方式已经远远不能满足社会现状的需求,尤其是在建筑物立面测量作业中,Trimble TX8 三维激光扫描仪与全站仪等单点采集三维数据的方法相比,具有以下优势:

1)采集信息更加全面

传统方式只能够有限度地获取目标的特征点。而三维激光扫描仪可以获取高密度的观测目标的海量数据,采样速率高,对物体的细部描述细致。

2) 作业环境更加广泛、效率更高

传统方式一般在白天或者较明亮的地方进行测量,晚上一般不能正常作业, 而三维激光扫描测量可以全天候的进行测量。尤其是老城区地形都比较复杂,巷道狭小,道路曲折,这些都会严重影响全站仪等单点采集三维数据的效率,甚至不能正常作业。

3)提高测量精度

传统立面数据采集方式都属于简约粗放型,精度都在厘米级,甚至更高,而TX8 三维激光扫描仪的无目标拼接精度都是毫米级,精度更高。

4外业工作效率大幅度提高

效率对比

TX8 扫描仪

全站仪

外业人员

2

2-3

外业效率

12 栋(3 面)/天(8h

2 3 /8h

内业效率

8-9h/栋(3 面:点云+模型+立面)

5-6h/3 面:立面

#三维激光扫描#实景复制#点云#BIM咨询#旧改

2019年7月18日 14:26
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